Extractie

Toepassingsgebied

Extractie wordt toegepast bij een brede variëteit aan voedselproducten. Typische voorbeelden zijn:

• de extractie van suiker uit suikerbieten of suikerriet • de extractie van olie uit oliezaden en zuivere pasta • de extractie van koffie-extract uit koffiebonen • de extractie van cafeïne uit koffiebonen • de extractie van verschillende andere samenstellingen zoals eiwitten, pectines, vitamines, kleurstoffen, essentiële oliën, aroma-samenstellingen, smaakstoffen, etc. uit veel verschillende materialen.

Beschrijving van technieken, methoden en installatie

Extractie werkt volgens het principe dat oplosbare componenten van onoplobare of minder oplosbare componenten gescheiden kunnen worden door ze op te lossen in een geschikt oplosmiddel. Onbewerkte materialen die geschikt zijn voor extractie kunnen of alleen vaste materialen bevatten, vaste materialen en een oplossing, of vaste materialen en een vloeistof. Vast/vloeistof extractie wordt soms logen genoemd. Wanneer het oplosbare component in een vloeistof is opgenomen, kan vloeistof/vloeistof extractie worden toegepast om het waardevolle oplosbare component opnieuw te verkrijgen. Meestal is het extract het product of het tussenliggende product en het residu is afval of een bijproduct. Het is niet altijd het doel om een specifieke samenstelling in zuivere vorm van een grondstof te verkrijgen, d.w.z. dat extractie soms wordt toegepast om alle oplosbare samenstellingen van het residu te scheiden; de extractie van koffie is hier een voorbeeld van. De efficiëntie van het extractieproces hangt van de selectiviteit van het oplosmiddel. Gebruikelijke oplosmiddelen zijn:

• water • organische oplosmiddelen, zoals hexaan, methyleen chloride, etyl acetaat • alcohol • overkritisch CO2

Grondstoffen worden meestal voorbewerkt om een efficiënte extractie van de gewenste samenstellingen te verzekeren. Bijvoorbeeld, suikerbieten en suikerriet worden in kleine plakjes gesneden, noten en zaden worden vermalen of verpulverd, koffiebonen worden geroosterd en vermalen en theebladen worden gedroogd en vermalen.

Methoden en installatie

De meest eenvoudige extractiemethode is een herhaalde extractie met een vers oplosmiddel (laterale flow extractie). Toch wordt deze methode nauwelijks gebruikt vanwege de kosten van oplosmiddelen en omdat het resulteert in een extract van een erg lage concentratie. De meest gebruikte methode is tegenstroomextractie, in een batch of een continu proces. Tegenstroomextractie in een batch wordt normaal alleen gebruikt voor het verwerken van kleine hoeveelheden materiaal. In continu-werkende extractors vloeien het vaste materiaal en de vloeistof (oplosmiddel) in tegenstroom. In principe zijn verschillende methoden van transport (voor de materiaal- en vloeistofstroom) mogelijk. Voorbeelden van transportsystemen die algemeen gebruikt worden, zijn:

• geperforeerde platen die verbonden zijn met een gesloten circuit die horizontaal of verticaal bewegen • Schroeftransporteurs die het vaste materiaal in een tegenstroom verticaal of omhoog transporteren onder een hellend vlak • Een ononderbroken geperforeerde band; het oplosmiddel wordt door een pomp gecirculeerd en op het vaste materiaal gesproeid.

Een moeilijkheid met extractie is de herwinning van het geëxtraheerde materiaal uit het oplosmiddel. Dit kan worden uitgevoerd door verdamping, kristallisatie, destillatie of stoomdestillatie, etc. Enkele typische voorbeelden van extractie worden hier beneden beschreven:

a) Extractie van suiker uit suikerbieten en suikerriet (suikerdiffusie)

De bieten die in kleine stukjes zijn gesneden worden in een watergebaseerd tegenstroomextractie apparaat (diffusor) gebracht en verschijnen onzuiver suikersap en bietpulp. Het verse water dat gebruikt wordt in het extractieproces wordt eigenlijk ingedampt water uit de volgende verdampingsstappen samen met hergecirculeerd water uit het persen van de pulp. De temperatuur binnenin de diffusor ligt rond 70°C (68-72°C).

a1) Horizontale diffusors

Dit zijn grote ronddraaiende trommels die gescheiden worden in cellen door een schroeflijn dat aan de binnenkant van de wand vastzit. Wanneer de trommel en de schroeflijn ronddraaien, wordt het sap, dat op de bodem van het vat blijft, in een tegenstroom van de bietreepjes getransporteerd, d.w.z. dat de uitgeputte bietpulp de diffusor verlaat op dezelfde plek waar het verse water binnenkomt.

a2) Verticale diffusors

De extractor is opgebouwd uit twee gescheiden hoofddelen: de tegenstroommixer en de extractietoren. De toren is een hoge cilinder van 14-20 meter. Binnenin de toren roteert een buisvormige schacht langzaam. Speciale spiraalvormige stalen stukken (flights), die de bietreepjes naar boven brengen, worden aan de schacht gemonteerd. Het sap en de reepjes bewegen in tegenstroom.

a3) Hellingsdiffusors (slope diffusers)

Hellingsdiffusors bestaan in wezen uit een U-vormige sloping vessel waarin twee overlappende schroeven met tegenovergestelde spiralen roteren. Verse bietreepjes vallen van een lopende band in de onderzijde (into the lower end). De reepjes worden naar boven getransporteerd door de twee schroeven aan een schepwiel dat de uitgeputte reepjes uit de extractor transporteert. Vers water wordt aan de bovenkant binnengebracht en het suikersap verlaat aan de onderkant de extractor door een raster.

b) Extractie van olie uit oliezaden

De productie van ruwe plantaardige olie uit oliezaden (bijv. sojabonen, zonnebloemzaad of raapzaad) is een proces met twee stappen: de eerste stap is het schoonmaken, voorbereiden (d.w.z. drogen), pellen, schilferen.